Chemie Grundlagen
Chemische Reaktionen
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Was genau ist eine chemische Reaktion? Wie kannst du sie erkennen? Welche Arten von chemischen Reaktionen gibt es? Diese und weitere Fragen beantworten wir in folgendem Beitrag.

Um das Thema noch schneller zu verstehen, kannst du dir gerne unser Video dazu anschauen! 

Chemische Reaktion einfach erklärt

Als chemische Reaktion bezeichnest du einen Vorgang, bei welchem aus einem Ausgangsstoff ein neuer Stoff mit neuen Eigenschaften entsteht. Der Ausgangsstoff wird also umgewandelt, was du auch als Stoffumwandlung bezeichnest. 

Chemische Reaktion Definition

Bei einer chemischen Reaktion wird ein Ausgangsstoff in einen neuen Stoff umgewandelt.

Chemische Reaktionen sind immer mit einer Energieumwandlung verbunden. Du verwendest Reaktionsgleichungen, um chemische Reaktionen darzustellen. 

Was ist eine chemische Reaktion?

Wichtig ist bei chemischen Reaktionen, dass sich ein Ausgangsstoff in einen neuen Stoff umwandelt. Dies ist bei physikalischen Vorgängen nicht der Fall. Das Sieden von Wasser, indem du es erhitzt, ist beispielsweise keine chemische Reaktion. Beim Sieden des Wassers verändert sich nämlich nicht der Stoff selber, sondern nur der Aggregatzustand von flüssig zu gasförmig. Gleiches gilt für das Gefrieren von Wasser.

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Physikalischer Vorgang

 

Auch beim einfachen Mischen von Stoffen handelt es sich nicht um eine chemische Reaktion, sondern um physikalische Vorgänge. Ein Beispiel ist das Mischen von Sand (Siliciumdioxid) in Wasser. Weder der Sand, noch das Wasser werden bei diesem Vorgang chemisch verändert. Ein solches Gemisch kannst du durch physikalische Prozesse voneinander trennen. Der einfachste Weg zur Trennung für die Trennung eines Gemisches aus Sand und Wasser ist die Filtration.

Bei chemischen Reaktionen entsteht aus einem Ausgangsstoff, auch Edukt genannt, immer ein neuer Stoff. Es werden also Bindungen zwischen Atomen aufgebrochen und neu gebildet.

Merke

In chemischen Reaktionen werden Bindungen zwischen Atomen aufgebrochen und neue Bindungen geknüpft, wobei ein neuer Stoff gebildet wird.

Mischt du Calciumcarbonat (CaCO3) mit einer Lösung aus Schwefelsäure (H2SO4), so erhältst du unter anderem Gips (CaSO4, Calciumsulfat). Es entsteht also ein völlig neuer Stoff, welchen du auch Produkt nennst.

Reaktionsgleichung

Du kannst nun zu der chemischen Reaktion zur Bildung von Gips eine Reaktionsgleichung aufstellen. Eine Möglichkeit ist die Wortgleichung, mit der du die Ausgangsstoffe und die neu gebildeten Stoffe anhand ihrer Namen angibst.

 Calciumcarbonat + Schwefelsäure → Gips + Wasser + Kohlenstoffdioxid

Die kürzere Schreibweise ist die Formelgleichung, mit der du nur die Summenformeln angibst. Summenformeln geben dir die Art und Anzahl der Atome  in den Ausgangsstoffen und Produkten an.

CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + H2O + CO2

Merkmale chemische Reaktion

Ein besonders wichtiges Merkmal chemischer Reaktionen ist, dass die Masse der Edukte und Produkte gleich ist. Zwar ändern sich die Zusammensetzungen der Atome in den Edukten und Produkten, jedoch gilt immer das Gesetz der Massenerhaltung.

Neben Stoffumwandlungen kommt es bei jeder chemischen Reaktion auch zur Energieumwandlung. Jede chemische Reaktion setzt entweder Energie frei oder benötigt Energie. Wird bei chemischen Reaktionen Energie freigesetzt, so hast du eine exotherme Reaktion. Dies ist vor allem bei Verbrennungen von Stoffen der Fall. Benötigt eine Reaktion zum Ablaufen Energie, so handelt es sich um eine endotherme Reaktion. Beispielsweise benötigt die Auflösung einer Brausetablette Energie.

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Chemische Reaktion und Energie

 

Möchtest du noch mehr zu exothermen und endothermen Reaktionen wissen, dann schau dir gerne unser Video zu diesem Thema an.

Beispiele chemische Reaktion

Du kannst chemische Reaktionen in verschiedene Gruppen unterteilen. Neben den wichtigsten chemischen Reaktionstypen, den Redoxreaktionen und Säure-Base-Reaktionen gibt es noch Fällungsreaktionen und die Komplexreaktionen.

Redoxreaktionen

Redoxreaktionen sind chemische Reaktionen, die immer mit einer Elektronenübertragung einhergehen. Die Teilreaktionen einer Redoxreaktion, Die Oxidation und die Reduktion, laufen stets gleichzeitig ab. 

Bei der Oxidation werden Elektronen abgegeben und bei der Reduktion Elektronen aufgenommen. Das Oxidationsmittel nimmt Elektronen auf und das Reduktionsmittel gibt Elektronen ab. Das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel bilden zusammen ein korrespondierendes Redoxpaar.

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Redoxreaktionen

 

Redoxreaktionen sind besonders wichtig in der Elektrochemie. Beispielsweise wurden bei den ersten Batterien Zink und Kupfer eingesetzt, Zink ist ein unedles Metall, wird also oxidiert. Kupfer ist ein edles Metall, wird also reduziert. Der Elektronenfluss vom Zink zum Kupfer kann nun dazu genutzt werden, um elektrisch betriebene Gegenstände zu betreiben. 

Möchtest du noch mehr zur Redoxreaktion wissen, dann schau dir gerne unsere beiden Teile zu diesem Thema an (Redoxreaktion I und Redoxreaktion II ).

Säure-Base-Reaktionen

Bei Säure-Base-Reaktionen hast du statt einer Elektronenübertragung die Übertragung von Protonen (H+). Säuren (HA) geben Protonen ab und Basen (A) nehmen Protonen auf. Wie bei der Redoxreaktion auch bilden Säure und Base zusammen korrespondierendere Säure-Base-Paare.

HA + H2O ⇌ H3O+ + A

Die Chlorwasserstoffsäure (HCl) ist ein Beispiel für eine Säure und das Ammoniak (NH3) ein Beispiel für eine Base. 

HCl + H2O ⇌ H3O+ + Cl und NH3 + H2O ⇌ NH4+ + OH

Möchtest du noch mehr zur Säuren und Basen wissen, schau dir gerne unsere Videos dazu an.

Fällungsreaktionen und Komplexreaktionen

Fällungsreaktionen spielen bei chemischen Nachweisverfahren eine große Rolle. Hierbei beruhen Fällungsreaktionen auf der unterschiedlichen Löslichkeit von Salzen. Natriumchlorid (NaCl) ist beispielsweise ein Salz, welches gut in Wasser löslich ist.

NaCl → Na+ + Cl

Gibst du jetzt Silbernitrat (AgNO3) zu deiner Natriumchlorid-Lösung, so fällt Silberchlorid (AgCl), welches schwer löslich in Wasser ist, aus. Du tauscht also jeweils die Bindungspartner in deinen Salzen, was du auch als Salzmetathese bezeichnest.

AgNO3 → Ag+ + NO3 und Ag+ + Cl → AgCl↓

Bei Komplexreaktionen werden sogenannte Komplexe gebildet. An Komplexen sind Liganden und ein Zentralatom beteiligt. Liganden haben freie Elektronenpaare oder negative Ladungen und bilden Bindungen zum Zentralatom aus. Das Zentralatom ist meistens ein Metallion. Wichtig sind Komplexverbindungen vor allem in der Biochemie.

Chemische Reaktionen im Alltag

Die chemische Reaktion in allerlei Formen findest du überall im Alltag. Die wohl bedeutendste chemische Reaktion im Alltag ist wohl die Verbrennungsreaktion. Verbrennungsreaktionen sind exotherme Reaktionen und dienen zur Energiegewinnung. Du verbrennst beispielsweise Methan (CH4) unter Sauerstoff, um mit der freiwerdenden Wärmeenergie Wasser zu verdampfen. Mit dem Wasserdampf kannst du nun Turbinen antreiben, wodurch du zur elektrischen Energie gelangst.

CH4 + O2 → 2 H2O + CO2

Auch die Korrosionsprozesse , speziell das Rosten von Eisen, sind wichtige chemische Reaktion im Alltag. Bei der Korrosion von Eisen (Fe) reagiert dieses mit Wasser und Sauerstoff (O2) zum Rost (FeO • Fe2O3  • 2 H2O).

3 Fe + 2 O2 + 2 H2O → FeO • Fe2O3  • 2 H2O

Darüber hinaus gibt es in der Biochemie dutzende chemische Reaktionen wie beispielsweise die Zellatmung oder die Photosynthese .

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